運用模塊化的設計思路, 將高真空系統和摩擦磨損試驗機優化集成, 研制了MSTS-1型多功能真空摩擦磨損試驗機。極限壓力6×10^-6 Pa, 可在大氣至1×10^-5 Pa 的真空環境中穩定地進行各種試驗。試驗機運行速度和載荷范圍較寬, 并可以“球- 盤”和“銷- 盤”兩種接觸方式進行試驗。在軟硬件的配合下, 可對摩擦力、摩擦溫度等特征參量進行自動采集、顯示和處理, 測試結果的可比性和重現性較好。該機在較短時間內就能達到高真空狀態, 并可在不破壞真空度的情況下精密調節摩擦半徑, 試驗效率較高。此外, 該試驗機具有較好的擴充性和多功能性, 經過合理的工裝和試驗方法設計就可以對軸承、齒輪等典型摩擦器件進行零件級的摩擦學性能測試, 并可進行高真空冷焊與防護, 空間輻射及特殊氣氛等環境模擬試驗。

　　摩擦磨損是材料的三種主要失效形式之一, 它所造成的經濟損失和危害十分巨大。摩擦學研究是節約能源、資源, 保護生態環境, 保障設備安全的科學基礎和技術支撐。要開展摩擦學研究, 必須進行大量的摩擦學試驗。摩擦磨損過程受諸多因素的影響, 相比于實車考核試驗, 實驗室模擬試驗的環境和工況因素容易控制, 試驗條件變化范圍寬, 試驗成本低, 試驗效率高。因此, 在摩擦學研究中, 實驗室模擬試驗方法得到了廣泛的應用, 各種摩擦學測試設備和技術的開發也顯得非常重要。

　　隨著航天、原子能等高技術的發展, 許多裝備都運行于真空環境下, 并由此帶來了特殊的摩擦學問題。例如, 真空中“裸露”的金屬表面間易發生粘著; 氣體對流散熱減弱, 摩擦表面的溫升較大; 液體潤滑劑分子在真空中強烈揮發和爬移, 造成潤滑劑的迅速流失并污染儀器設備。真空技術網(http://bjjyhsfdc.com/)認為要解決真空環境中的摩擦學難題, 開發各種新型潤滑材料, 必須進行大量的真空摩擦學試驗。

　　真空摩擦磨損試驗機是開展真空摩擦學研究,進行真空環境中摩擦學設計及潤滑材料選擇的基本工具。但由于真空摩擦磨損試驗機涉及到真空獲得、動密封、信號采集與傳輸等難度較大的關鍵技術, 目前國內外用于真空摩擦學測試的定型產品還非常稀缺, 相關的文獻和專利報道也不多見。立足于國內相關設備數量儲備不足, 技術狀態老舊, 而國外設備價格昂貴, 購買受限的現狀。作者所在課題組成功研制了MSTS-1 型多功能真空摩擦磨損試驗機, 以期為中國的真空摩擦學及相關科學研究提供更多的基礎設備。

結束語

　　(1) 成功研制了MSTS-1 型真空摩擦磨損試驗機, 極限壓力6×10^-6 Pa, 系統漏率低于3×10^-10 Pa.m³.s^-1, 可在大氣至1×10^-5 Pa 的真空環境中穩定地進行各種試驗。

　　(2) 該試驗機運行速度和載荷范圍較寬, 可以“球-盤”和“銷-盤”兩種接觸方式進行試驗, 并通過軟硬件的配合可對摩擦系數、摩擦溫度等特征參量進行自動采集、顯示和處理, 測試結果準確可靠, 數據重現性和可比性較好。

　　(3) 該試驗機操作維護簡單, 可在較短時間內達到高真空狀態, 并可在不打開真空室的情況下調節摩擦半徑, 使得試驗周期和成本大大降低。

　　(4) 該試驗機具有寬口的適應性及廣闊的推廣應用前景, 稍經改造即可對典型摩擦器件進行零件級的性能考評, 也能進行高真空環境冷焊與防護、空間輻射以及特殊氣氛等環境效應模擬試驗。